Metabolizmas apibūdina visas chemines reakcijas, susijusias su organizmo gyvybės palaikymu. Tai yra procesas, kurio metu žmonės ir kiti organizmai maistą paverčia energija. Šiluma yra ir šalutinis medžiagų apykaitos produktas, ir energijos forma, daranti įtaką medžiagų apykaitos greičiui, kitaip vadinama medžiagų apykaitos greičiu.
TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)
Metabolizmas yra procesas, kurio metu maistas virsta energija. Šiluma iš organizmų išsiskiria kaip šalutinis šio proceso produktas. Kadangi ektoterminiai gyvūnai negali reguliuoti savo kūno temperatūros, jų medžiagų apykaitą veikia išorinė temperatūra.
Kaip veikia medžiagų apykaita
Metabolizmas turi du metabolizmo kelius. Pirmasis yra katabolizmo kelias, suskaidantis sudėtingus junginius, tokius kaip gliukozė ir baltymai, į paprastus junginius. Tai leidžia energiją gauti ląstelės darbui. Antrasis kelias yra anabolinis kelias, kuris iš šių paprastų junginių sukuria sudėtingus organizmui reikalingus junginius, tokius kaip baltymai raumenims. Kadangi cheminės reakcijos yra nenuspėjamos - jos gali nesudaryti reikiamų junginių arba reikiamo kiekio, ląstelėms reikia fermentų, kad reguliuotų medžiagų apykaitos aktyvumą. Fermentai sujungia tinkamas chemines medžiagas ir pagreitina chemines reakcijas. Todėl fermentai yra cheminių reakcijų katalizatoriai.
Šilumos praradimas
Tik nedidelis energijos kiekis, gaunamas iš maisto, tampa energija, valdančia ląsteles. Likusi dalis prarandama kaip šiluma, kuri yra cheminių reakcijų šalutinis produktas. Ši šiluma išbėga iš žmonių ir kitų organizmų kūnų ir būtent dėl to kambaryje, kuriame pilna žmonių, pasidaro nemalonu karšta. Metabolizmo metu gaunama šiluma vaidina svarbų vaidmenį išlaikant endoterminių gyvūnų kūnus. Endotermai, visų pirma paukščiai ir žinduoliai, yra gyvūnai, kurie sugeba reguliuoti savo kūno temperatūrą, naudodamiesi medžiagų apykaita.
Šiluma ir fermentai
Bet kurio konkretaus organizmo ląstelėse yra daugybė skirtingų rūšių fermentų, kurių kiekvienas yra atsakingas už tam tikrą cheminę reakciją. Visiems šiems fermentams funkcionuoti reikalingas panašus temperatūros diapazonas. Medžiagų apykaitos greičio ir temperatūros santykį galima vizualizuoti kaip kupros formos kreivę. Fermentų aktyvumas, taigi ir medžiagų apykaita, yra lėtas apatiniame ir viršutiniame tam tikros temperatūros diapazono galuose, o didžiausias - tam tikrame optimaliame taške. Optimali tipiško žmogaus fermento temperatūra yra 37 laipsniai Celsijaus (98,6 laipsniai pagal Farenheitą). Todėl žmogaus kūnas palaiko maždaug 37 laipsnių Celsijaus temperatūrą, kad medžiagų apykaita būtų maksimali. Fermentų aktyvumas labai sumažėja esant aukštesnei nei 98,6 laipsnių temperatūrai, o esant aukštai temperatūrai, fermentai „denatūruojasi“, vadinasi, jie praranda savo struktūrą ir tampa nenaudingi.
Temperatūra ir medžiagų apykaitos greitis
Temperatūra supančioje aplinkoje tiesiogiai veikia ektoterminių gyvūnų, gyvūnų, negalinčių reguliuoti savo kūno temperatūrą, medžiagų apykaitos greitį. Pavyzdžiui, driežų apykaitos greitis šaltoje temperatūroje yra mažas, o karštoje - didelis. Tai reiškia, kad driežai negali būti labai aktyvūs per šalčius, nes neturi tam energijos, o esant aukštai temperatūrai jie gali greitai judėti, tačiau medžiagų apykaitos procesui skatinti turi vartoti maistą. Mokslininkai mano, kad šiluma padidina medžiagų apykaitos greitį padidindama ląstelėms prieinamos kinetinės energijos kiekį. Kinetinė energija yra energija, susijusi su judančiais objektais. Šiluma padidina kinetinę energiją ląstelėse, pagreitindama molekules, dalyvaujančias cheminėse reakcijose, dažniau jas sujungdama. Endoterminiams gyvūnams kūno temperatūros reguliavimas padidina medžiagų apykaitą. Veiksmams, reikalingiems atvėsti, pavyzdžiui, dusuliams ar atšilimui, pavyzdžiui, šiurpuliukams, reikia energijos, taigi ir greitesnio maisto metabolizmo.